CN111665514A - 激光雷达传感器及用于激光雷达传感器的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开总体上涉及激光雷达传感器及用于激光雷达传感器的方法。提供了一种激光雷达传感器。该激光雷达传感器包括光学发射器，当在第一操作模式中操作时，该光学发射器被配置为照明视场的第一子区域，用于一维地扫描视场中的环境。当在第二操作模式中操作时，该光学发射器被配置为照明视场的第二子区域，用于扫描视场的部分中的环境。被用于照明第二子区域的第二照明强度高于被用于照明第一子区域的第一照明强度。激光雷达传感器还包括光学接收器，该光学接收器被配置为接收来自第一子区域和第二子区域的反射。

Description

激光雷达传感器及用于激光雷达传感器的方法
技术领域
本公开涉及光检测和测距(激光雷达)。具体地，示例涉及激光雷达传感器及用于激光雷达传感器的方法。
背景技术
使用诸如闪光激光雷达、一维扫描激光雷达或二维扫描激光雷达之类的概念的各种不同激光雷达系统能够在市场中购买。各个概念具有相应的缺点，诸如低光强度、低范围或低帧率。
发明内容
因此，可能存在对改进的激光雷达技术的需求。
所附权利要求的主题可以满足该需求。
示例涉及激光雷达传感器。该激光雷达传感器包括光学发射器，该光学发射器被配置为当在第一操作模式中操作时，顺序地照明视场的第一子区域，用于一维地扫描视场中的环境。当在第二操作模式中操作时，光学发射器被配置为照明视场的第二子区域，用于扫描视场的部分中的环境。被用于照明第二子区域的第二照明强度高于被用于照明第一子区域的第一照明强度。激光雷达传感器还包括光学接收器，该光学接收器被配置为接收来自第一子区域和第二子区域的反射。
另一示例涉及一种用于激光雷达传感器的方法。该方法包括在第一操作模式中顺序地照明视场的第一子区域，用于一维地扫描视场中的环境。此外，该方法包括在第二操作模式中照明视场的第二子区域，用于扫描视场的部分中的环境。被用于照明第二子区域的第二照明强度高于被用于照明第一子区域的第一照明强度。此外，该方法包括接收来自第一子区域和第二子区域的反射。
示例涉及包括另一激光雷达传感器，该激光雷达传感器包括光学发射器和光学接收器。光学发射器和光学接收器被配置为当在第一操作模式中操作时一维地扫描在视场中的环境。当在第二操作模式中操作时，光学发射器和光学接收器被配置为二维地扫描在视场的至少一部分的环境。
另一示例涉及用于激光雷达传感器的另一方法。该方法包括在第一操作模式中一维地扫描视场中的环境。此外，该方法包括在第二操作模式中二维地扫描视场的至少一部分中的环境。
示例涉及又一激光雷达传感器。该激光雷达传感器包括第一反射表面，该第一反射表面被配置为围绕第一旋转轴线摆动。此外，该激光雷达传感器包括第一光源，该第一光源被配置为经由光学系统可控地将第一光束发射到第一反射表面上，使得第一反射表面将第一光束发射到环境中。激光雷达传感器包括被配置为围绕第二旋转轴线摆动的第二反射表面。此外，激光雷达传感器包括第二光源，该第二光源被配置为可控地将第二光束发射到第二反射表面上，使得第二反射表面经由光学系统将第二光束发射到第一反射表面上。第一反射表面被配置为将第二光束发射到环境中。
示例涉及再一激光雷达传感器。该激光雷达传感器包括反射表面，该反射表面被配置为围绕旋转轴线摆动。附加地，激光雷达传感器包括第一光源，该第一光源被配置为经由光学系统可控地将第一光束发射到第一反射表面上，使得第一反射表面将第一光束发射到环境中。此外，激光雷达传感器包括第二光源的线性阵列，每个第二光源被配置为经由光学系统可控地将相应的第二光束发射到第一反射表面上，使得第一反射表面将第二光束发射到环境中。
另一示例涉及激光雷达传感器。该激光雷达传感器包括光学发射器，该光学发射器被配置为在第一操作模式中操作时同时照明整个视场，用于同时地感测在整个视场中的环境。当在第二操作模式中操作时，光学发射器被配置为顺序地照明视场的子区域，用于一维地扫描视场的部分中的环境。激光雷达传感器还包括光学接收器，该光学接收器被配置为接收来自环境的反射。
示例涉及用于激光雷达传感器的又一方法。该方法包括在第一操作模式中同时照明整个视场，用于同时地感测在整个视场中的环境。此外，该方法包括在第二操作模式中顺序地照明视场的子区域，用于一维地扫描视场的部分中的环境。该方法还包括从环境接收反射。
此外，示例涉及一种激光雷达传感器，该激光雷达传感器包括第一光源，该第一光源被配置为可控地将光发射到激光雷达传感器的整个视场中。该激光雷达传感器还包括反射表面，该反射表面被配置为围绕旋转轴线摆动，以及第二光源，该第二光源被配置为可控地将光束发射到反射表面上，使得反射表面顺序地将光束发射到视场的子区域中。
附图说明
装置和/或方法的一些示例将在下面仅通过示例的方式并且参考附图来描述，在附图中
图1示出了感测环境的激光雷达传感器的第一示例；
图2示出了感测环境的激光雷达传感器的第二示例；
图3示出了用于激光雷达传感器的光电检测器的示例；
图4示出了感测环境的激光雷达传感器的第三示例；
图5示出了感测环境的激光雷达传感器的第四示例；
图6示出了激光雷达传感器的第五示例；
图7示出了在另一操作模式中的激光雷达传感器的第五示例；
图8示出了在又一操作模式中的激光雷达传感器的第五示例；
图9示出了感测环境的激光雷达传感器的第六示例；
图10示出了感测环境的激光雷达传感器的第七示例；
图11示出了用于激光雷达传感器的另一个光电探测器；
图12示出了感测环境的激光雷达传感器的第八示例；
图13示出了用于激光雷达传感器的方法的第一示例的流程图；
图14示出了用于激光雷达传感器的方法的第二示例的流程图；并且
图15示出了用于激光雷达传感器的方法的第三示例的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述各种示例，在附图中示出了一些示例。在附图中，为了清楚起见，可以夸大线、层和/或区域的厚度。
因此，虽然另外的示例能够具有各种修改和备选的形式，但是一些特定示例在附图中被示出并且将随后被详细地描述。然而，该详细描述并不将另外的示例限制为所描述的特定形式。另外的示例可以覆盖落入本公开的范围内的所有修改、等同物和备选。贯穿附图的描述，相同或相似的数字表示相同或相似的元件，当提供相同或相似的功能时，它们可以被相同地或以修改的形式被实现。
应当理解，当元件指代“被连接”或“耦合”到另一元件时，元件可以被直接连接或耦合或经由一个或多个中间元件。如果两个元件A和B使用“或”被组合，如果没有另外被明确地或隐含地定义，这将被理解为公开了所有可能的组合，即，“仅A”、“仅B”以及“A和B”。用于相同组合的备选用语是“A和B中的至少一个”或“A和/或B”。经过必要的修改后，这同样适用于两个以上元素的组合。
本文中出于描述特定示例的目的所使用的术语并非旨在限制另外的示例。无论何时使用单数形式(诸如“一”、“一个”和“该”)以及仅使用单独元件既不明确地也不隐含地被定义为强制的，另外的示例也可以使用多个元件来实现相同的功能。同样，当功能随后被描述为使用多个元件来实现时，另外的示例可以使用单独元件或处理实体来实现相同的功能。还应当理解，当使用术语“包括”和/或“包含”时，列举所阐述的特征、整数、步骤、操作、过程、动作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、过程、动作、元件、部件和/或它们的任何组的存在或附加。
除非被另外定义，否则所有术语(包括技术和科学术语)在本文中以其示例所属领域的普通含义使用。
图1示出了用于感测环境190的激光雷达传感器100的示例。激光雷达传感器100包括光学发射器110和光学接收器120。激光雷达传感器100呈现视场105，视场105限定在给定时刻能够被激光雷达传感器100观察到的环境190的范围。
激光雷达传感器100(特别是光学发射器110)可以以两种不同的操作模式操作。
当在第一操作模式中操作时，光学发射器110被配置为(专有地)顺序地照明视场105中的第一子区域101-1，…，101-N，用于一维地扫描视场105中的环境190。在图1中，第一子区域101-1，…，101-N是与水平轴线正交地延伸的视场105的细长子区域(即，第一子区域101-1，…，101-N基本上在垂直方向上延伸)。换句话说，激光雷达传感器100被配置为沿水平轴线一维地扫描视场105。
例如，光学发射器110可以被配置为选择性地将第一(脉冲的)光束发射到视场105的第一子区域101-1，…，101-N中，用于一维地扫描视场105中的环境190。在图1中示出了经由第一光束111-I的、在多个第一子区域101-1，…，101-N中的第一子区域101-I的示例性照明。
然而，激光雷达传感器100不限于沿水平轴线一维地扫描视场105。通常，激光雷达传感器100可以被配置为沿任何期望的(预定的)轴线一维地扫描视场105。例如，激光雷达传感器100可以被配置为沿竖直轴线一维地扫描视场105。因此，第一子区域可以是与竖直轴线正交地延伸的视场105的细长子区域(即第一子区域可以基本上在水平方向上延伸)。
为了照明第一子区域101-1，…，101-N，第一光束可以在与它们相应的光束方向正交的平面中具有基本上是矩形的横截面(即，第一光束可以是线形的或条状的)。
光学接收器120被配置为在它们通过光学发射器110的相应的照明之后接收来自第一子区域101-1，…，101-N的反射。例如，光学接收器120可以包括光电检测器(未示出)，该光电检测器被配置为接收来自环境190的第一光束的反射。光电检测器可以例如是光敏传感器元件的二维阵列。换句话说，光敏传感器元件可以沿两个不同的(例如，正交的)空间方向被布置。例如，光敏传感器元件可以是光电二极管、雪崩光电二极管(APD)、单光子雪崩二极管(SPAD)或作为硅光电倍增管的单光学子雪崩二极管阵列(SIPM)。
如果对象位于环境190中被照明的第一子区域101-I的位置处，则该对象将将第一光束111-I反射回激光雷达传感器100。反射111-I’被光学接收器120的光电检测器接收。基于第一子区域101-I的照明时间和从被照明的第一子区域101-I反射的反射111-I’的接收时间，可以确定激光雷达传感器100到位于环境190中的被照明的第一子区域101-1的位置处的对象的距离。换句话说，到对象的距离可以通过飞行时间(ToF)的测量来确定。例如，激光雷达传感器100的处理电路(未示出)或外部处理电路可以被耦合到光学发射器110及光学接收器120，用于确定到对象的距离。
当在第二操作模式中操作时，光学发射器110被配置为顺序地照明视场105的第二子区域102-1，…，102-N，用于扫描视场105的部分106中的环境190。视场105的部分106小于整个视场105，并且因此仅覆盖整个视场105的一部分。为了照明第二子区域102-1，…，102-N，光学发射器110使用第二照明强度，该第二照明强度高于由光学发射器110用于照明第一子区域101-1，…，101-N的第一照明强度。换句话说，与照明第一子区域101-1，…，101-N相比，光学发射器110使用每单位面积更高的光学功率来照明第二子区域102-1，…，102-N。在一些示例中，与照明第一子区域101-1，…，101-N相比，光学发射器110备选地使用相同照明强度但不同波长或不同(例如，更低的)光束发散度用于照明第二子区域102-1，…，102-N。如图1所示，与第一子区域101-1，…，101-N相比，第二子区域102-1，…，102-N覆盖视场150的更小的部分
例如，光学发射器110可以被配置为选择性地将第二(脉冲的)光束发射到视场105的第二子区域102-1，…，102-N中，用于扫描视场105的部分106。因为光学发射器110使用第二照明强度来照明第二子区域102-1，…，102-N，该第二照明强度高于由光学发射器110用于照明第一子区域101-1，…，101-N的第一照明强度，所以第二光束的照明强度高于第一光束的照明强度。图1示出了经由第二光束112-I的、在多个第二子区域102-1，…，102-N中的第二子区域102-I的示例性照明。备选地，第二光束可以呈现与第一光束不同的波长或不同的光束发散度。
在图1中，第二子区域102-1，…，102-N呈现圆形横截面。因此，第二光束可以在与它们相应的光束方向正交的平面中具有基本上圆形的横截面。然而，光学发射器110不限于使用圆形第二子区域102-1，…，102-N。通常，子区域102-1，…，102-N(并且因此同样第二光束)可以呈现任何形状/横截面(例如，角的、二次的、细长的、带状的等)。然而，在正交于它们的相应光束方向的平面中的第二光束的横截面小于在正交于它们的相应光束方向的平面中的第一光束的横截面。在一些示例中，在正交于其光束方向的平面中的第二光束中的一个第二光束的横截面可以例如相对于在正交于其光束方向的平面中的第一光束中的一个第一光束的横截面旋转(例如，第一光束和第二光束可能沿正交的空间轴线呈现细长的形状。
第一光束和第二光束可以例如呈现不同的偏振和/或不同的波长。例如，第一光束和第二光束可以是红外光束。第一光束和第二光束可以例如是激光束。
光学接收器120还被配置为在它们通过光学发射器110的相应的照明之后接收来自第二子区域102-1，…，102-N的反射。例如，光学接收器120的光电检测器可以被配置为接收来自环境190的第二光束的反射。如果对象位于环境190中被照明的第二子区域102-1的位置处，则对象将会将第二光束112-I反射回到激光雷达传感器100。反射112-I’被光学接收器120的光电检测器接收。类似于上面针对第一子区域101-1所描述的，基于第二子区域102-1的照明时间和从被照明的第二子区域102-1反射的反射112-I’的接收时间，可以确定到位于环境190中的对象在被照明的第二子区域102-1的位置处的距离。
在图1中，第二子区域102-1，…，102-N被二维地布置。因此，当在第二操作模式中操作时，光学发射器110可以被配置为照明第二子区域102-1，…，102-N，使得视场105的部分106中的环境190被二维地扫描。换句话说，激光雷达传感器100可以二维地扫描视场105的部分106中的环境190。然而，激光雷达传感器100不限于在第二操作模式中二维地扫描环境190。在一些示例中，第二子区域102-1，…，102-N可以被一维地布置，使得激光雷达传感器100可以被配置为当在第二操作模式中操作时，一维地扫描视场105的部分106中的环境190。
激光雷达传感器100可以允许使用不同的感测条件来感测环境。使用第一子区域101-1，…，101-N的视场105的一维扫描可以允许在离激光雷达传感器100的中距离或短距离处检测大的或高的对象，诸如在环境190中的路边的两个人191和人192。使用较小的第二子区域102-1，…，102-N和较高照明强度来扫描(例如，二维的)视场105的部分106可以允许在离激光雷达传感器100的长距离处检测小对象(诸如环境190中的球193)。因此，与常规激光雷达系统相比，激光雷达传感器100可以提供增加的灵活性和增加的可操作性。
当在第二操作模式中操作时，例如光学发射器110可以被配置为同时照明第二子区域102-1，…，102-N与第一子区域101-1，…，101-N。即，光学发射器110可以被配置为与第一子区域101-1，…，101-N相结合地照明第二子区域102-1，…，102-N。换句话说，光学发射器110可以被配置以叠加顺序的第一子区域101-1，…，101-N的照明和第二子区域102-1，…，102-N的照明。因此，在第二操作模式中，光学接收器120的光电检测器可以同时(并行地)接收来自第一子区域和第二子区域的反射。第二操作模式的这种配置可以实现以高帧速率的视场105的一维扫描，并且同时实现使用增加的范围和增加的分辨率的视场的部分106的扫描。
备选地，当在第二操作模式中操作时，光学发射器110可以被配置为专有地照明视场105的第二子区域102-1，…，102-N。换句话说，在第二操作模式中，光学发射器110可以被配置为仅照明第二子区域102-1，…，102-N，而不照明第一子区域101-1，…，101-N。因此，在第二操作模式中，光学接收器120的光电检测器可以专有地接收来自第二子区域的反射。在第二操作模式的这种配置中，激光雷达传感器100可以使得能够从整个视场105的一维扫描切换至仅(例如二维地)扫描视场105的部分106。因此，激光雷达传感器100可以在以高帧速率的视场105的一维扫描和使用增加的范围和增加的分辨率的视场150的部分106的扫描之间切换。
例如，光学发射器110可以被配置为在接收到指示环境190中的所关注的区域的控制数据时将操作从第一操作模式切换到第二操作模式。因此激光雷达传感器100可以被配置为调整视场105的部分106，因此视场105的部分106(基本上)对应于所关注的区域。例如，如果激光雷达传感器100被用于车辆中(例如，汽车、卡车或摩托车)，所关注的区域可以是如图1所示的道路194。如图1所示，视场105的部分106基本上覆盖道路194。因此，在第二操作模式中，道路表面上的小对象(诸如球193、孩子或碎屑)可以已经在长距离处被检测到。控制数据可以例如在第一操作模式中基于环境的一维扫描来被确定。例如，激光雷达传感器100的处理电路(未示出)或外部处理电路(未示出)可以生成控制数据。备选地或附加地，控制数据可以例如基于一个或多个其他传感器的测量数据来被确定(例如，雷达传感器、摄像机等)。
图2示出了用于感测环境190的激光雷达传感器200的更详细的示例。与图1所示的激光雷达传感器100相比，激光雷达传感器200示出了光学发射器110和光学接收器120的更多细节。因此，主要涉及激光雷达传感器200与激光雷达传感器100的区别。出于简化的原因，图2中仅示出一个第一子区域101-I和一个第二子区域102-2。
激光雷达传感器200的光学发射器110包括至少一个反射表面113，该至少一个反射表面113用于将第一光束101-I和第二光束102-I发射到第一子区域101-I和第二子区域102-I中。反射表面113被配置为围绕旋转轴线摆动。即，反射表面113绕旋转轴线沿第一旋转方向从第一端部位置旋转到第二端部位置，反之亦然，即沿相反的第二旋转方向从第二端部位置旋转到第一端部位置。例如，反射表面113的摆动运动可以包括在2°和45°之间沿两个旋转方向的旋转。反射表面113绕旋转轴线的摆动频率可以是可调整的(例如，通过激光雷达传感器200的控制电路)。例如，反射表面113可以在10Hz与100kHz之间(例如2.5kHz)的频率绕旋转轴线摆动。反射表面113可以以许多不同的方式来被实现。在一些示例中，反射表面113可以是MEMS(微机电系统)反射镜。
激光雷达传感器200的光学接收器120包括被实现为光敏传感器元件的二维(或一维)阵列的光电检测器121。此外，光学接收器120包括光学系统122(例如，包括一个或多个透镜)，光学系统122被配置为将反射111-I’和反射112-I’投射到光电检测器121上。
由于用于照明第一子区域101-1的沿第一光束111-I的竖直轴线的细长形状，从第一子区域101-1反射的反射111-I’也沿竖直轴线呈现细长形状。因此，反射111-I’在光电检测器121处击中光敏传感器元件的整个列i。用于照明第二子区域102-1的第二光束112-I在正交于其光束方向的平面中呈现较小横截面，使得从第二子区域102-1反射的反射112-I’仅击中光电检测器121处的少量光敏传感器元件(例如单独光敏传感器元件)。例如，反射112-I’可以仅击中列k中的光敏传感器元件中的一个光敏传感器元件，如图2所示。
光电检测器121的每个光敏传感器元件仅能够接收来自某个立体角的光。为了说明这一点，光电检测器121的光敏传感器元件的表示与环境190的表示一起被放置在图2底部，。如图2所示，光电检测器121的每个光敏传感器元件仅能够从环境190的某个部分接收光。
由于第一光束111-I和第二光束112-I被发射到其中的立体角是已知的，所以仅经由光电检测器121观察这些立体角就足够了。也就是说，只有光电检测器121的那些光敏传感器元件可以被选择性地激活或启用，那些光敏传感器元件能够接收来自第一光束111-I和第二光束112-I被发射到其中的立体角的光。光电检测器121的其他光敏传感器元件可以被选择性地停用、禁用或断开连接。因此，可以使得光学检测器121的功率高效操作。例如，如果第一光束111-I被发射，则只有列i中的光敏传感器元件(以及可选地，一个或多个相邻列中的光敏传感器元件)可以被激活，因为只有这些光敏传感器元件可以接收来自第一子区域101-I的反射。类似地，如果第二光束112-I被发射，则只有列k中的光敏传感器元件(以及可选地，一个或多个相邻列中的光敏传感器元件)可以被激活，因为只有这些光敏传感器元件可以接收来自第二子区域102-I的反射。光电检测器121的单独的光敏传感器元件的选择性激活和停用可以例如被激光雷达传感器200的控制电路(未示出)来控制。
激光雷达传感器200的(高分辨率)二维光电检测器121可以支持第一操作模式中的一维扫描以及第二操作模式中的二维扫描。
图3示出了根据所提出的技术的用于激光雷达传感器的示例性光电检测器300的表面。光电检测器300被实现为光敏传感器元件的二维阵列。
进一步示出了视场中(如在上述第一操作模式中)用于一维地扫描的环境的第一光束的两个反射111-1’和反射111-N’。两个示出的反射111-1’和反射111-N’是第一光束的序列的第一束和最后束的反射。如图3所示，当序列穿过时，第一光束的反射在沿水平轴线的不同位置处击中光电检测器300。换句话说，当序列通过时，第一光束的反射击中光敏传感器元件的变化的列。沿水平轴线的环境的一维扫描可以允许以高帧速率的高水平分辨率。
此外，示出了用于二维地扫描视场的(例如，如上述在第二操作模式中)一部分的环境的第二光束的三个反射112-I’、112-K’和112-M’。二维扫描在图3中通过线301被指示，叠加沿水平轴线的移动和沿竖直轴线的移动。由于第二光束与第一光束相比的较小横截面，第二光束的反射仅击中光电检测器300的单独光敏传感器元件。与一维扫描相比，二维扫描可以提供高垂直分辨率。因为第二光束的光学强度高于第一光束的光学强度，所以二维扫描可以使得在环境中的对象检测的范围能够增加。
因此，根据所提出的技术的激光雷达传感器可以实现高的竖直分辨率和水平分辨率，即，实现两个正交方向上的高的分辨率。如前所述，二维扫描是可选的。根据所提出的技术的激光雷达传感器可以仅在一维扫描模式中操作。
图4示出了激光雷达传感器400的另一示例，该示例示出了比上述激光雷达传感器更多的结构细节。此外，激光雷达传感器400包括光学发射器110和光学接收器120。
光学发射器110包括用于生成第一光束和第二光束的两个光源131和光源132。例如，两个光源131和光源132可以是激光二极管(例如，边缘发射激光二极管)。第一光束和第二光束可以例如呈现不同的偏振和/或不同的波长。此外，光学发射器110包括第一反射表面133(例如，MEMS反射镜)，第一反射表面133被配置为围绕第一旋转轴线摆动。备选地，可以使用旋转或转动反射表面来代替摆动反射表面(包括反射表面的准静态移动)。
第一光源131被配置为经由光学系统135可控地将第一光束发射到第一反射表面133上，使得第一反射表面133将第一光束发射到视场的第一子区域中。这在图4中针对第一光束111-I示例性地被示出。第一光束111-I经由系统135被发射到第一反射表面133上，使得第一反射表面133将第一光束111-I发射(偏转)到激光雷达传感器的第一子区域101-I中。在一些示例中，光学系统135可以被省略，使得第一光源131直接将第一光束发射到第一反射表面133上。
光学发射器110附加地包括第二反射表面134(例如，MEMS反射镜，第二反射表面134被配置为围绕第二旋转轴线摆动(这不同于第一旋转轴线)。第一旋转轴线和第二旋转轴线相对于彼此成角度地被布置，其中角度不同于0°和180°。例如，第一旋转轴线可以正交于第二旋转轴线。换句话说，反射表面133和反射表面134可以绕正交旋转轴线摆动。
第二光源132被配置为可控地将第二光束发射到第二反射表面134上，使得第二反射表面134经由光学系统135将第二光束发射(偏转)到第一反射表面133上。第一反射表面133被配置为将第二光束发射(偏转)到视场的第二子区域中。这在图4中针对第一光束112-I示例性地被示出。第二光束112-I被发射到第二反射表面134上，使得第二反射表面134经由光学系统135将第二光束112-I发射到第一反射表面133上，第一反射表面133进而将第二光束112-I发射到激光雷达传感器的视场的第二子区域102-I中。
因为反射表面133和反射表面134绕被不同地对准的(例如，正交)旋转轴线摆动，所以第二光束可以以二维图案发射到环境。特别地，反射表面133和反射表面134可以允许沿两个不同的空间轴(例如，两个正交的空间轴)调整第二光束的光束方向。换句话说，第二光束可以实现环境的二维扫描。
例如，激光雷达传感器400的控制电路(未示出)可以被配置为控制第一光源131和第二光源132的发射时间，使得第一反射表面133和第二反射表面134如上所述向环境发射第一光束和第二光束。
光学系统135包括光学元件136，光学元件136被配置为从第二反射134接收第二光束，并且将第二光束反射到第一反射表面133上。此外，光学元件136对于第一光束是光学透明的，使得由第一光源131发射的第一光束通过光学元件136透射到第一反射表面133。例如，如果第一光束和第二光束呈现不同的偏振，则光学元件136可以是偏振分束器(例如，反射镜)。或者，如果第一光束和第二光束呈现不同波长，则光学元件136可以根据其反射率和透射性质是对波长敏感的。
光学系统135附加地包括光学透镜系统137，光学透镜系统137被布置在第一反射表面133和第二反射表面134两者与光学元件136之间。在备选示例中，光学透镜系统137可以被布置在第一反射表面133和第二反射表面134中的仅一个反射表面与光学元件136之间。光学透镜系统137用作中继光学器件，光学透镜系统137实现两个反射表面133和反射表面134之间的小距离。例如，第一反射表面133和第二反射表面134之间的距离可以(基本上)等于第一反射表面133和第二反射表面134中的一个反射表面的直径或纵向延伸。在一些示例中，第一反射表面133和第二反射表面134之间的距离可以小于第一反射表面133和第二反射表面134中的一个反射表面的直径或纵向延伸。由于两个反射表面133和反射表面134之间的较小距离，反射表面133和反射表面134(例如，被实现为MEMS反射镜)可以被布置在同一半导体封装中。备选地，反射表面133和反射表面134(例如，被实现为MEMS反射镜)可以被布置在两个分开的半导体封装中。
在图4的示例中，对象195存在于第一子区域101-I和第二子区域102-I的位置处的环境中。因此，第一光束111-I和第二光束112-I被反射回激光雷达传感器400。反射111-I’和反射112-I’被激光雷达传感器的光学接收器120感测。特别地，光学接收器120的光学系统122(例如，包括一个或多个透镜)被配置为将反射111-I’和反射112-I’投射到光电检测器121上。光电检测器121再次被实现为光敏传感器元件的二维阵列。
单独光敏传感器元件可以被读出电路123读出。可以基于由读出电路123提供的读出信号来确定来自视场的被照明的子区域的单独反射的接收时间。连同与第一光束和第二光束相关的第一光源131和第二光源132的发射时间，可以确定激光雷达传感器400到对象195的距离。
激光雷达传感器400可以允许根据所提出的激光雷达技术的环境的一维扫描和可选的二维扫描。激光雷达传感器400可以进一步使得能够在例如发散、聚焦等方面不调整中继光学器件(光学系统135)的情况下增加激光雷达传感器的视场的部分中的照明强度。对于两种操作模式，中继光学器件(光学系统135)的设置是相同的(未被改变的)。
图5示出了使用用于光学发射器110的备选结构的激光雷达传感器500。与图4所示出的激光雷达传感器400相比，激光雷达传感器500仅使用用于光学发射器110的不同结构。因此，它主要涉及激光雷达传感器500与激光雷达传感器400相比的区别。
与使用两个反射表面不同，激光雷达传感器500仅使用一个反射表面138以及用于生成第二光束的第二光源139的线性阵列。反射表面138被配置为围绕旋转轴线摆动。第二光源139的线性阵列沿空间轴被布置，该空间轴进而相对于旋转轴线以不同于0°和180°的角度布置。例如，第二光源139的线性阵列可以沿与旋转轴线正交的空间轴线被布置。
如在激光雷达传感器400中，第一光源131被配置为经由光学系统135可控地将第一光束发射到反射表面138上，使得反射表面138将第一光束发射到视场的第一子区域中。这又针对第一光束111-I被示出。
第二光源139的线性阵列的每个第二光源被配置为经由光学系统135可控地将相应的第二光束发射到反射表面138上，使得反射表面138将第二光束发射到视场的第二子区域中。这在图5中针对第二光束112-I被示例性地说明。第二光源139-D被选择性地激活(例如通过激光雷达传感器500的控制电路)使得第二光束112-I被第二光源139-D经由光学系统135发射到反射表面138上。反射表面138进而将第二光束112-I发射到激光雷达传感器的视场的第二子区域102-1中。
与使用第二反射镜来改变将第二光束投射到反射表面138上的位置不同，激光雷达传感器500选择性地激活第二光源139的线性阵列中的不同光源，以改变第二光束在反射表面138上的投射位置。第二光源139的线性阵列中的一个或多个第二光源可以被选择性地一次激活。
例如，激光雷达传感器500的控制电路(未示出)可以被配置为控制第一光源和第二光源139的线性阵列的单独第二光源的发射时间，使得第一反射表面138如上所述向环境发射第一光束和第二光束。
光学系统135与上面描述的基本上相同。光学系统135包括光学元件136，光学元件136被配置为从第二光源139的线性阵列接收第二光束，并且将第二光束反射到反射表面138上。同样，光学元件136对于第一光束是光学透明的，使得由第一光源131发射的第一光束通过光学元件136透射到反射表面138。
此外，光学系统135包括被布置在反射表面138和第二光源139的线性阵列两者与光学元件136之间的光学透镜系统137。在备选示例中，光学透镜系统137可以被布置在反射表面138与第二光源139的线性阵列中的仅一个与光学元件136之间。光学透镜系统137用作中继光学器件。
此外，激光雷达传感器500可以允许根据所提出的激光雷达技术的环境的一维扫描和可选的二维扫描。此外，激光雷达传感器500可以使得能够在例如发散、聚焦等方面不调整中继光学器件(光学系统135)的情况下增加激光雷达传感器的视场的一部分中的照明强度。对于两种操作模式，中继光学器件(光学系统135)的设置是相同的(未被改变的)。
示出光学发射器的更多结构细节的激光雷达传感器600的另一示例将在下面结合图6至图8被描述。图6至图8仅示出了激光雷达传感器600的光学发射器。图6示出当在第一操作模式中操作时的激光雷达传感器600，即，激光雷达传感器600仅执行一维扫描。
第一光源131(例如，边缘发射激光二极管)被配置为发射第一光束。这在图6中针对第一光束111-I被示例性地说明。第二光源132和第二反射表面134不是活动的(被禁用)。
第一光学投射系统140被用于将第一光束投射到光学系统135的光学元件136上。光学系统135被布置在第一反射表面133和第一光源131之间。如图6所示，第一光学投射系统140可以例如包括用于调整第一光束的形状(例如，横截面)以及将它们聚焦到光学元件136上的三个光学透镜。如上所述，第一光束透射穿过光学元件136并通过光学透镜系统137。光学透镜系统137使第一光束准直并将它们投射到第一反射表面133上，使得它们被发射到视场的第一子区域。
图6进一步示出了第二光学系统150，第二光学系统150被用于将第二光源132的第二光束准直并投射到第二反射表面上。图7进一步示出当在第二操作模式中操作时的激光雷达传感器600，其中激光雷达传感器600仅执行二维扫描。
因此，第二光源132(例如，边缘发射激光二极管)被配置为发射第二光束。这在图7中针对第二光束112-I示例性地被说明。第一光源131不是活动的。
第二光学系统150被用于将第二光束的形状(例如，横截面)准直和调整。此外，第二光学系统150被用于将第二光束投射(聚焦)到第二反射表面134上。如图7所示，第二光学投射系统150可以例如包括用于准直第二光束的两个光学透镜151和光学透镜152以及用于调整被准直的第二光束的形状的孔径。
第二反射表面134经由光学透镜系统137将第二光束偏转到光学系统135的光学元件136上。光学元件136经由光学透镜系统137将第二光束反射到第一反射表面133上，使得它们被发射到视场的第二子区域。
如上所述，根据所提出的技术的激光雷达传感器可以在第二操作模式中实现一维扫描和二维扫描的叠加。图8进一步示出当在第二操作模式中操作时的激光雷达传感器600，其中激光雷达传感器600并行地(即，同时地)执行一维扫描和二维扫描。
光源131和光源132以及两个反射表面133和反射表面134都是活动的。因此，第一光束顺序地照明激光雷达传感器的视场的第一子区域，用于在一维地扫描视场中的环境。同时，第二光束顺序照明视场的第二子区域，用于二维地扫描视场的部分的环境。这可以以高帧速率实现视场的一维扫描，并且同时视场的部分的扫描具有增加的范围和增加的分辨率。
一般而言，本公开的一些示例涉及激光雷达传感器，该激光雷达传感器包括光学发射器(用于照明视场中的环境)和光学接收器(用于接收来自视场中的环境的反射)。光学发射器和光学接收器被配置为当在第一操作模式中操作时，(专有地)一维地扫描视场中的环境。当在第二操作模式中操作时，光学发射器和光学接收器被配置为二维地扫描视场的至少一部分的环境。例如，当在第二操作模式中操作时，光学发射器和光学接收器可以被配置为在二维地扫描视场的至少一部分的环境，(除了/同时/并行地)与一维地扫描视场中的环境相结合。或者，当在第二操作模式中操作时，光学发射器和光学接收器可以被配置为专有地二维地扫描视场的至少一部分的环境。如上所述，激光雷达传感器可以被配置为在接收到指示环境中的所关注的区域的控制数据时将操作从第一操作模式切换到第二操作模式，其中视场的该部分对应于所关注的区域。
图9示出了用于感测环境990的另一示例性激光雷达传感器900。激光雷达传感器900包括光学发射器910和光学接收器920。激光雷达传感器900呈现视场905。
光学发射器910可以在两种不同的操作模式中操作。
当在第一操作模式中操作时，光学发射器910被配置为(专有地)同时照明整个视场905，用于同时地感测在整个视场中的环境990。例如，光学发射器910可以被配置为选择性地将光912发射到整个视场905中，用于同时地感测整个环境990。同时地照明整个视场905用于同时地感测在整个视场的环境990也被称为“闪光激光雷达照明”。例如，单个光束或多个光束可以被用于同时地照明整个视场。
光学接收器920被配置为在由光学发射器910照明之后从视场905中的环境990接收反射。例如，光学接收器920可以包括被配置为接收来自环境990的光学的反射的光电检测器(未示出)。光电检测器可以例如是光敏传感器元件的二维阵列。
基于整个视场905的照明时间和来自整个视场905中的环境990的反射的接收时间，可以确定激光雷达传感器900到位于环境990中的对象的距离。例如，可以同时地确定到环境990中的球993或路边的两个人991和992的距离。
当在第二操作模式中操作时，光学发射器910被配置为顺序地照明视场905的子区域901-1，…，901-N，用于一维地扫描视场905的部分906中的环境990。视场905的部分906小于整个视场905。例如，光学发射器910可以被配置为选择性地将(脉冲的)光束发射到视场905的子区域901-1，…，901-N中，用于一维地扫描视场905的部分906。在图9中，示出了在多个子区域901-1，…，901-N中的子区域901-1，…，901-N的经由光束911-I的示例性照明。
用于照明视场905的子区域901-1，…，901-N的第二照明强度高于用于照明整个视场905的第一照明强度。
在图9的示例中，子区域901-1，…，901-N是与水平轴线正交地延伸的视场905的细长子区域(即，子区域901-1，…，901-N基本在竖直方向上延伸)。换句话说，激光雷达传感器900被配置为沿水平轴线一维地扫描视场905的部分906。
然而，激光雷达传感器900不限于沿水平轴线一维地扫描视场905。通常，激光雷达传感器900可以被配置为沿任何期望的(预定的)轴线一维地扫描视场905的部分90。例如，激光雷达传感器900可以被配置为沿竖直轴线一维地扫描视场905的一部分。因此，子区域可以是与竖直轴线正交地延伸的视场905的细长子区域(即，子区域可以基本在水平地方向上延伸)。在图9中，示出了在多个子区域901-1，…，901-N中的子区域901-1，…，901-N的经由光束911-I的示例性照明。
用于照明子区域901-1，…，901-N，光束可以在与它们相应的光束方向正交的平面中具有基本上矩形的横截面(即，光束可以是线形的或条状的)。然而，光学发射器910不限于使用矩形子区域901-1，…，901-N。通常，子区域901-1，…，901-N(并且因此，光束)可以呈现任何横截面(例如，角的、二次的、细长的、带状的等)。
被用于照明整个视场的光和被用于照明子区域901-1，…，901-N的光束，可以例如呈现不同的偏振和/或不同的波长。例如，光和光束可以是红外光(束)。光和光束可以例如是激光(束)。
光学接收器920还被配置为在通过光学发射器910的相应照明之后接收来自子区域901-1，…，901-N的反射。例如，光学接收器920的光电检测器可以被配置为接收来自环境990的光束的反射。类似于以上所描述的，可以基于子区域901-1的照明时间和从照明子区域901-1反射的反射911-I’的接收时间来确定到位于照明子区域901-1的位置处的环境990中的对象的距离。
激光雷达传感器900可以允许使用不同感测条件来感测环境。整个视场905的同时扫描可以允许以高帧速率扫描视场905中的环境990。使用子区域的环境的一维扫描可以允许视场905的部分906的沿扫描轴(例如，图9的示例中的水平轴)的扫描具有增加的范围和增加的分辨率。
当在第二操作模式中操作时，光学发射器910可以例如被配置为照明视场905的子区域901-1，…，901-N，与同时照明整个视场905相结合。换句话说，光学发射器910可以被配置为叠加子区域901-1，…，901-N的顺序照明以及整个视场905的同时照明。
因此，光学接收器920的光电检测器可以同时地接收来自整个视场的和视场905的子区域901-1，…，901-N的反射。第二操作模式的这种配置可以以高帧速率启用整个视场905的闪光激光雷达感测，并且同时视场905的部分906的扫描具有增加的范围和增加的分辨率。
例如，光学发射机910可以被配置为在接收到指示环境990中的所关注的区域的控制数据时，将操作从第一操作模式切换到第二操作模式。激光雷达传感器900可以被配置为相应地调整视场905的部分906，使得视场905的部分906(基本上)对应于所关注的区域。例如，如果激光雷达传感器900被用于车辆中，则所关注的区域可以是如图1所示的道路994。如图1所示，视场905的部分906基本上覆盖道路994。因此，在第二操作模式中，道路表面上的对象(诸如球193)可以在长距离处已经被检测到。控制数据可以例如基于第一操作模式中的环境的闪光激光雷达感测来被确定。例如，激光雷达传感器900的处理电路(未示出)或外部处理电路(未示出)可以生成控制数据。备选地或附加地，控制数据可以例如基于一个或多个其他传感器的测量数据来被确定(例如，雷达传感器、摄像机等)。
图10示出了用于感测环境990的激光雷达传感器1000的更详细的示例。与图9所示的激光雷达传感器900相比，激光雷达传感器1000示出了光学发射器910和光学接收器920的更多细节。因此，它主要涉及激光雷达传感器1000与激光雷达传感器900相比的区别。为了简单起见，图10仅示出一个子区域901-I。
激光雷达传感器1000的光学发射器910包括用于发射光束911-I子区域901-I的反射表面913。反射表面913被配置为围绕旋转轴线摆动。
此外，激光雷达传感器1000的光学发射器910包括光源(未示出)，该光源用于发射照明整个视场905的光。
激光雷达传感器1000的光学接收器920包括被实现为光敏传感器元件的二维阵列的光电检测器921。此外，光学接收器920包括光学系统922(例如，包括一个或多个透镜)，光学系统922被配置为将来自被照明环境的反射投射到光电检测器921上。
光电检测器921的每个光敏传感器元件仅能够接收来自特定立体角的光。为了示出这一点，光电检测器921的光敏传感器元件的表示与环境990的表示一起被放置在图10底部。从图中可以看出光电检测器921的每个光敏传感器元件仅能够从环境990的某个部分接收光。
因此，如果整个视场905被同时地照明，则光电检测器921的所有光敏传感器元件可以接收反射。由于沿光束911-I的竖直轴线的细长形状被用于照明子区域901-I，来自子区域901-I的反射也呈现沿竖直轴线的细长形状。因此，反射击中光电检测器921处的光敏传感器元件的列i的若干光敏传感器元件。
激光雷达传感器1000的二维(高分辨率)光电检测器921可以支持第一操作模式中的闪光激光雷达感测以及第二操作模式中的一维扫描。
图11示出了根据所提出的技术的用于激光雷达传感器的示例性光电检测器1100的表面。光电检测器1100被实现为光敏传感器元件的二维阵列。
由于在闪光激光雷达感测期间同时地照明整个视场，所以光电检测器1100的所有光敏传感器元件接收被用于闪光激光雷达感测的光的反射。
进一步示出了用于一维地扫描视场的一部分的环境的两个反射911-1’和911-N’(例如，如上述第二操作模式中)。两个示出的反射911-1’和911-N’是光束序列的第一光束的反射和最后光束的反射。如图11所示，当序列穿过时，光束的反射在沿水平轴的不同位置处击中光电检测器1100。换句话说，当序列穿过时，第一光束的反射击中光敏传感器元件的不同的列。沿水平轴的环境的一维扫描可以允许在高的水平地分辨率下的对象检测的增加的范围。
根据所提出的技术的激光雷达传感器可以实现用于一维扫描模式中的对象检测的高水平地分辨率和增强范围。此外，可以在闪光激光雷达感测模式中实现增强的帧速率。一维扫描模式是可选的。根据所提出的技术的激光雷达传感器可以仅在闪光激光雷达感测模式中操作。
图12示出了激光雷达传感器1200的另一示例，示出了比上文所述激光雷达传感器900和激光雷达传感器1000更多的结构细节。同样，激光雷达传感器1200包括光学发射器910和光学接收器920。
光学发射器910包括第一光源931，第一光源931被配置为可控地将光912发射到整个视场905中。例如，第一光源931可以包括发射一个或多个激光束的一个或多个激光二极管(例如，边缘发射激光二极管)和使用一个或多个激光束照明整个视场905的光学系统。
此外，光学发射器910包括反射表面933(例如，MEMS反射镜)，反射表面933被配置为围绕旋转轴线摆动。
光学发射器910的第二光源932被配置为可控地将光束发射到反射表面933上，使得反射表面933将光束发射到视场905的子区域中。这针对光束911-I在图12中被示例性地示出。光束911-I被发射到反射表面933上，使得反射表面933将光束911-I发射到激光雷达传感器的视场的子区域901-I中。
例如，激光雷达传感器1200的控制电路(未示出)可以被配置为控制第二光源932的发射时间，使得反射表面933如上述向环境发射光束。类似地，控制电路可以控制第一光源931的发射时间，用于选择性地照明整个视场905。光912和光束911-I可以例如呈现不同的偏振和/或不同的波长。
在图12的示例中，在子区域901-I的位置处的环境中存在对象995。用于照明整个视场的光通过尤其是对象995反射回激光雷达传感器1200(由广泛反射912’指示)。此外，光束111-I被对象995反射回激光雷达传感器1200。反射911-I’和反射912’被激光雷达传感器的光学接收器920感测。特别地，光学接收器920的光学系统922(例如，包括一个或多个透镜)被配置为将反射911-I’和反射912’投射到光电检测器921上。光电检测器921再次被实现为光敏传感器元件的二维阵列。
单独的光敏传感器元件可以被读出电路923读出。可以基于由读出电路923提供的读出信号来确定来自视场的被照明区域的单独反射的接收时间。连同用于光和光束的第一光源931和第二光源932的发射时间，可以确定激光雷达传感器400到对象995的距离。
激光雷达传感器1200可以允许根据所提出的激光雷达技术的环境的闪光激光雷达感测和可选的一维扫描。
为了进一步说明上述激光雷达传感器的操作，图13至图15示出了用于激光雷达传感器的示例性方法的流程图。
图13示出了用于激光雷达传感器的第一示例性方法1300的流程图。方法1300包括在第一操作模式中顺序地照明1302视场的第一子区域，用于一维地扫描视场中的环境。此外，方法1300包括在第二操作模式中照明视场的第二子区域，用于扫描视场的部分中的环境。用于照明第二子区域的第二照明强度高于用于照明第一子区域的第一照明强度。附加地，方法1300包括从第一子区域和第二子区域接收1306反射。
图14示出了用于激光雷达传感器的第二示例性方法1400的流程图。方法1400包括在第一操作模式中一维地扫描1402视场中的环境。此外，方法1400包括在第二操作模式中二维地扫描1404视场的至少部分的环境。
图15示出了用于激光雷达传感器的第三示例性方法1500的流程图。方法1500包括在第一操作模式中同时照明1502整个视场，用于同时地感测在整个视场中的环境。附加地，方法1500包括在第二操作模式中顺序地照明1504视场的子区域，用于一维地扫描视场的部分环境。方法1500还包括从环境接收1506反射。
结合上文所描述的所提议技术或一个或多个示例实施例来阐释方法1300、方法1400及方法1500的更多细节及方面(例如图10至图12)。该方法可以包括对应于所提议技术的一个或多个方面或上文所描述的一个或多个示例的一个或多个附加的可选特征。
如本文中所描述的示例可以被概述如下：
一些示例涉及激光雷达传感器。该激光雷达传感器包括光学发射器，该光学发射器被配置为当在第一操作模式中操作时，顺序地照明视场的第一子区域，用于一维地扫描视场中的环境。当在第二操作模式中操作时，该光学发射器被配置为照明视场的第二子区域，用于在视场的一部分中扫描环境。被用于照明第二子区域的第二照明强度高于被用于照明第一子区域的第一照明强度。激光雷达传感器还包括被配置为接收来自第一子区域和第二子区域的反射的光学接收器。
根据一些示例，与第一子区域相比，第二子区域覆盖视场的更小的部分。
在一些示例中，当在第二操作模式中操作时，光学发射器被配置为同时地照明第二子区域和第一子区域。
在备选示例中，当在第二操作模式中操作时，光学发射器被配置为专有地照明第二子区域。
根据一些示例，当在第二操作模式中操作时，光学发射器被配置为照明第二子区域，使得视场的部分中的环境被二维地扫描。
在一些示例中，光学发射器被配置为在接收到指示环境中的关注的区域的控制数据时，将操作从第一操作模式切换到第二操作模式，其中该视场的部分对应于所关注的区域。
根据一些示例，光学发射器被配置为选择性地将第一光束发射到视场的第一子区域中，用于一维地扫描视场中的环境。此外，光学发射器被配置为选择性地将第二光束发射到视场的第二子区域中，用于扫描视场的部分。第二光束的光学强度高于第一光束的光学强度。光学接收器包括被配置为接收来自环境的第一光束和第二光束的反射的光电检测器。
在一些示例中，光电检测器是光敏传感器元件的二维阵列或一维阵列。
根据一些示例，光学发射器包括第一反射表面，其被配置为围绕第一旋转轴线摆动，以及第一光源，其被配置为经由光学系统可控地将第一光束发射到第一反射表面上，使得第一反射表面将第一光束发射到视场的第一子区域中。光学发射器还包括第二反射表面和第二光源，第二反射表面被配置为围绕第二旋转轴线摆动，以及第二光源被配置为可控地将第二光束发射到第二反射表面上，使得第二反射表面经由光学系统将第二光束发射到第一反射表面上。第一反射表面被配置为将第二光束发射到视场的第二子区域中。
在一些示例中，光学系统包括光学元件，该光学元件被配置为将从第二反射表面接收的第二光束反射到第一反射表面上，其中光学元件对于第一光束是光学透明的，使得由第一光源发射的第一光束经由光学元件被透射到第一反射表面。
根据一些示例，光学系统还包括光学透镜系统，该光学透镜系统被布置在第一反射表面和第二反射表面中的至少一个反射表面与光学元件之间。
在一些示例中，第一旋转轴线与第二旋转轴线正交。
在备选示例中，光学发射器包括反射表面，其被配置为围绕旋转轴线摆动，以及第一光源，其被配置为经由光学系统可控地将第一光束发射到反射表面上，使得反射表面将第一光束发射到视场的第一子区域中。该光学发射器附加地包括第二光源的线性阵列，每个第二光源被配置为经由光学系统可控地将相应的第二光束发射到反射表面上，使得反射表面将第二光束发射到视场的第二子区域中。
根据一些示例，光学系统包括光学元件，该光学元件被配置为将从第二光源的线性阵列接收的第二光束反射到反射表面上，其中光学元件对于第一光束是光学透明的，使得由第一光源发射的第一光束经由光学元件被透射到反射表面。
在一些示例中，光学系统还包括光学透镜系统，该光学透镜系统被布置在第二光源的反射表面和线性阵列中的至少一个与光学元件之间。
根据一些示例，第二光源的线性阵列沿与旋转轴线正交的空间轴线被布置。
在一些示例中，第一光束和第二光束呈现不同的偏振和/或不同的波长。
根据一些示例，第二光束中的一个第二光束的、在正交于其光束方向的平面中的横截面小于第一光束中的一个第一光束的、在正交于其光束方向的平面中的横截面。
在一些示例中，第二光束中的一个第二光束的、在正交于其光束方向的平面中的横截面相对于第一光束中的一个第一光束的、在正交于其光束方向的平面中的横截面旋转。
其他示例涉及一种用于激光雷达传感器的方法。该方法包括在第一操作模式中顺序地照明视场的第一子区域，用于一维地扫描视场中的环境。此外，该方法包括在第二操作模式中照明视场的第二子区域，用于扫描在视场的部分中的环境。被用于照明第二子区域的第二照明强度高于被用于照明第一子区域的第一照明强度。此外，该方法包括接收来自第一子区域和第二子区域的反射。
一些示例涉及包括光学发射器和光学接收器的另一激光雷达传感器。光学发射器和光学接收器被配置为当在第一操作模式中操作时一维地扫描在视场中的环境。当在第二操作模式中操作时，光学发射器和光学接收器被配置为二维地扫描视场的至少部分中的环境。
在一些示例中，激光雷达传感器被配置为在接收到指示环境中的关注的区域的控制数据时，将操作从第一操作模式切换到第二操作模式，并且其中视场的该部分对应于所关注的区域。
根据一些示例，当在第二操作模式中操作时，光学发射器和光学接收器被配置为二维地扫描视场的至少部分中的环境，与一维地扫描视场中的环境相结合。
在一些示例中，当在第二操作模式中操作时，光学发射器和光学接收器被配置为专有地二维地扫描在视场的至少一部分中的环境。
另外的示例涉及用于激光雷达传感器的另一种方法。该方法包括在第一操作模式中一维地扫描视场中的环境。此外，该方法包括在第二操作模式中二维地扫描视场的至少部分的环境。
一些示例涉及另外的激光雷达传感器。激光雷达传感器包括第一反射表面，第一反射表面被配置为围绕第一旋转轴线摆动。此外，该激光雷达传感器包括第一光源，该第一光源被配置为经由光学系统可控地将第一光束发射到第一反射表面上，使得第一反射表面将第一光束发射到环境中。激光雷达传感器包括第二反射表面，第二反射表面被配置为围绕第二旋转轴线摆动。附加地，激光雷达传感器包括第二光源，该第二光源被配置为可控地将第二光束发射到第二反射表面上，使得第二反射表面经由光学系统将第二光束发射到第一反射表面上。第一反射表面被配置为将第二光束发射到环境中。
根据一些示例，光学系统包括光学元件，该光学元件被配置为将从第二反射表面接收的第二光束反射到第一反射表面，其中该光学元件对于第一光束是光学透明的，使得由第一光源发射的第一光束经由光学元件透射到第一反射表面。
一些示例涉及另外的激光雷达传感器。激光雷达传感器包括反射表面，反射表面被配置为围绕旋转轴线摆动。附加地，激光雷达传感器包括第一光源，该第一光源被配置为经由光学系统可控地将第一光束发射到第一反射表面上，使得第一反射表面将第一光束发射到环境中。此外，激光雷达传感器包括第二光源的线性阵列，每个第二光源被配置为经由光学系统可控地将相应的第二光束发射到第一反射表面上，使得第一反射表面将第二光束发射到环境中。
根据一些示例，光学系统包括光学元件，该光学元件被配置为将从第二光源的线性阵列接收的第二光束反射到反射表面，其中该光学元件对于第一光束是光学透明的，使得由第一光源发射的第一光束经由光学元件透射到反射表面。
其他示例涉及激光雷达传感器。激光雷达传感器包括光学发射器，该光学发射器被配置为在第一操作模式中操作时，同时地照明整个视场，用于同时地感测整个视场中的感测环境。当在第二操作模式中操作时，光学发射器被配置为顺序地照明视场的子区域，用于一维地扫描视场的部分中的环境。激光雷达传感器还包括光学接收器，该光学接收器被配置为接收来自环境的反射。
在一些示例中，当在第二操作模式中操作时，光学发射器被配置为照明子区域，与同时照明整个视场相结合。
根据一些示例，光学发射器被配置为在接收到指示环境中的关注的区域的控制数据时，将操作从第一操作模式切换到第二操作模式，其中视场的部分对应于所关注的区域。
在一些示例中，光学发射器被配置为选择性地将光发射到整个视场中，用于同时地感测在整个视场中的环境。此外，光学发射器被配置为选择性地将光束发射到视场的子区域中，用于一维地扫描视场的部分。光学接收器包括光电检测器，光电检测器被配置为接收来自环境的光和光束的反射。
根据一些示例，光电检测器是光敏传感器元件的二维阵列。
在一些示例中，光学发射器包括第一光源，该第一光源被配置为可控地将光发射到整个视场中。此外，光学发射器包括反射表面，反射表面被配置为围绕旋转轴线摆动，以及第二光源，第二光源被配置为可控地将光束发射到反射表面上，使得反射表面将光束发射到视场的子区域中。
根据一些示例，光和光束呈现不同的偏振和/或不同的波长。
一些示例涉及用于激光雷达传感器的另外的方法。该方法包括在第一操作模式中同时地照明整个视场用于同时地感测在整个视场中的环境。此外，该方法包括在第二操作模式中顺序地照明视场的子区域，用于一维地扫描视场的部分的环境。该方法还包括从环境接收反射。
此外，一些示例涉及激光雷达传感器，该激光雷达传感器包括第一光源，第一光源被配置为可控地将光发射到激光雷达传感器的整个视场中。该激光雷达传感器另外包括反射表面，反射表面被配置为围绕旋转轴线摆动，以及第二光源，该第二光源被配置为可控地将光束发射到反射表面上，使得反射表面顺序地将光束发射到视场的子区域中。
在一些示例中，激光雷达传感器还包括光电检测器，该光电检测器被配置为接收来自环境的光和光束的反射。
与一个或多个先前被详细描述的示例和附图一起被提及和被描述的方面和特征也可以与一个或多个其他示例相结合，以便替换另一示例的相同特征或以便附加地将特征引入另一示例。
描述和附图仅仅示出了本公开的原理。此外，本文所述的所有示例主要地旨在仅用于说明性目的，以帮助读者理解本公开的原理和(多个)发明人贡献的概念以促进本领域。本文中叙述本公开的原理、方面和示例以及它们的具体示例的所有陈述旨在覆盖它们的等同物。
例如，框图可以示出实现本公开的原理的高级电路图。说明书或权利要求书中所揭示的方法可以由具有用于执行这些方法的相应的动作中的每一个动作的装置的设备来实施。
应当理解，在说明书或权利要求中公开的多个动作、过程、操作、步骤或功能可以不被解释为在特定的顺序内，除非明确地或暗示地另外声明，例如出于技术原因。因此，多个动作或功能的公开将不将这些限制为特定顺序，除非这些动作或功能出于技术原因而不可互换。此外，在一些示例中，单独动作、功能、过程、操作或步骤可以分别包括或可以分解成多个子过程、子功能、子过程、子操作或子步骤。这样的子动作可以被包括到该单独动作的公开并且是该单独动作的公开的一部分，除非明确地排除。
此外，以这种方式将所附权利要求并入到具体实施方式中，其中每个权利要求可以独立地作为单独示例。但是应当注意—尽管从属权利要求可以在权利要求书中指代与一个或多个其他权利要求的特定的组合—但是其他示例也可以包括从属权利要求与每个其他从属或独立权利要求的主题的组合。在本文中明确地提出这样的组合，除非声明特定组合不是预期的。此外，旨在还包括任何其他独立权利要求的独立权利要求的特征，即使该权利要求不直接从属于于独立权利要求。

Claims (39)

1.一种激光雷达传感器(100)，包括：
光学发射器(110)，其被配置为：
当在第一操作模式中操作时，顺序地照明视场(105)的第一子区域(101-1，…，101-N)，用于一维地扫描所述视场(105)中的环境；
当在第二操作模式中操作时，照明所述视场(105)的第二子区域(102-1，…，102-N)，用于扫描所述视场(105)的部分(106)中的环境，其中被用于照明所述第二子区域(102-1，…，102-N)的第二照明强度高于被用于照明所述第一子区域(101-1，…，101-N)的第一照明强度；
光学接收器(120)，其被配置为接收来自所述第一子区域和所述第二子区域的反射。
2.根据权利要求1所述的激光雷达传感器(100)，其中与所述第一子区域(101-1，…，101-N)相比，所述第二子区域(102-1，…，102-N)覆盖所述视场(105)的更小的部分。
3.根据权利要求1或2所述的激光雷达传感器(100)，其中，当在所述第二操作模式中操作时，所述光学发射器(110)被配置为同时地照明所述第二子区域(102-1，…，102-N)和所述第一子区域(101-1，…，101-N)。
4.根据权利要求1或2所述的激光雷达传感器(100)，其中，当在所述第二操作模式中操作时，所述光学发射器(110)被配置为专有地照明所述第二子区域(102-1，…，102-N)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光雷达传感器(100)，其中，当在所述第二操作模式中操作时，所述光学发射器(110)被配置为照明所述第二子区域(102-1，…，102-N)，使得所述视场(105)的所述部分(106)中的所述环境被二维地扫描。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的激光雷达传感器(100)，其中所述光学发射器(110)被配置为在接收到指示所述环境中的关注的区域的控制数据时，将操作从所述第一操作模式切换到所述第二操作模式，并且其中所述视场(105)的所述部分(106)对应于所关注的区域。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的激光雷达传感器(100)，其中所述光学发射器(110)被配置为：
选择性地将第一光束发射到所述视场(105)的所述第一子区域(101-1，…，101-N)中，用于一维地扫描所述视场(105)中的所述环境；以及
选择性地将第二光束发射到所述视场(105)的所述第二子区域(102-1，…，102-N)中，用于扫描所述视场(105)的所述部分(106)，其中所述第二光束的光学强度高于所述第一光束的光学强度，其中所述光学接收器(120)包括光电检测器(121)，所述光电检测器(121)被配置为接收来自所述环境的所述第一光束和第二光束的反射。
8.根据权利要求7所述的激光雷达传感器(100)，其中所述光电检测器(121)是光敏传感器元件的二维阵列或一维阵列。
9.根据权利要求7或8所述的激光雷达传感器(100)，其中所述光学发射器(110)包括：
第一反射表面(133)，其被配置为围绕第一旋转轴线摆动；
第一光源(131)，其被配置为经由光学系统(135)可控地将所述第一光束发射到所述第一反射表面(133)上，使得所述第一反射表面(133)将所述第一光束发射到所述视场(105)的所述第一子区域(101-1，…，101-N)中；
第二反射表面(134)，其被配置为围绕第二旋转轴线摆动；以及
第二光源(132)，其被配置为可控地将所述第二光束发射到所述第二反射表面(134)上，使得所述第二反射表面(134)经由所述光学系统(135)将所述第二光束发射到所述第一反射表面(133)上，
其中所述第一反射表面(133)被配置为将所述第二光束发射到所述视场(105)的第二子区域(102-1，…，102-N)中。
10.根据权利要求9所述的激光雷达传感器(100)，其中所述光学系统(135)包括光学元件(136)，所述光学元件(136)被配置为将从所述第二反射表面(134)接收的所述第二光束反射到所述第一反射表面(133)上，其中所述光学元件(136)对于所述第一光束是光学透明的，使得由所述第一光源(131)发射的所述第一光束通过所述光学元件(136)透射到所述第一反射表面(133)。
11.根据权利要求10所述的激光雷达传感器(100)，其中所述光学系统(135)还包括光学透镜系统(137)，所述光学透镜系统(137)被布置在所述第一反射表面和第二反射表面中的至少一个反射表面与所述光学元件(136)之间。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的激光雷达传感器(100)，其中所述第一旋转轴线与所述第二旋转轴线正交。
13.根据权利要求7或8所述的激光雷达传感器(100)，其中所述光学发射器(110)包括：
反射表面(138)，其被配置为围绕旋转轴线摆动；
第一光源(131)，其被配置为经由光学系统(135)可控地将所述第一光束发射到所述反射表面(138)上，使得所述反射表面(138)将所述第一光束发射到所述视场(105)的所述第一子区域(101-1，…，101-N)中；以及
第二光源(139)的线性阵列，每个所述第二光源(139)被配置为经由所述光学系统(135)可控地将相应的第二光束发射到所述反射表面(138)上，使得所述反射表面(138)将所述第二光束发射到所述视场(105)的所述第二子区域(102-1，…，102-N)中。
14.根据权利要求13所述的激光雷达传感器(100)，其中所述光学系统(135)包括光学元件(136)，所述光学元件(136)被配置为将从所述第二光源的线性阵列接收的所述第二光束反射到所述反射表面(138)，其中所述光学元件(136)对于所述第一光束是光学透明的，使得由所述第一光源(131)发射的所述第一光束通过所述光学元件(136)透射到所述反射表面(138)。
15.根据权利要求14所述的激光雷达传感器(100)，其中所述光学系统(135)还包括光学透镜系统(137)，所述光学透镜系统(137)被布置在所述反射表面(138)和所述第二光源的线性阵列中的至少一个与所述光学元件(136)之间。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的激光雷达传感器(100)，其中所述第二光源的线性阵列沿与所述旋转轴线正交的空间轴线被布置。
17.根据权利要求7至16中任一项所述的激光雷达传感器(100)，其中所述第一光束和所述第二光束呈现不同的偏振和/或不同的波长。
18.根据权利要求7至17中任一项所述的激光雷达传感器(100)，其中所述第二光束中的一个第二光束的、在正交于其光束方向的平面中的横截面小于所述第一光束中的一个第一光束的、在正交于其光束方向的平面中的横截面。
19.根据权利要求7至18中任一项所述的激光雷达传感器(100)，其中所述第二光束中的一个第二光束的、在正交于其光束方向的平面中的横截面相对于所述第一光束中的一个第一光束的、在正交于其光束方向的平面中的横截面旋转。
20.一种用于激光雷达传感器的方法(1300)，包括：
在第一操作模式中顺序地照明(1302)视场的第一子区域，用于一维地扫描所述视场中的环境；
在第二操作模式中照明(1304)所述视场的第二子区域，用于扫描所述视场的部分中的环境，其中被用于照明所述第二子区域的第二照明强度高于被用于照明所述第一子区域的第一照明强度；以及
接收(1306)来自所述第一子区域和所述第二子区域的反射。
21.一种激光雷达传感器(100)，包括光学发射器(110)和光学接收器(120)，其中所述光学发射器(110)和所述光学接收器(120)被配置为：
当在第一操作模式中操作时，一维地扫描视场(105)中的环境；以及
当在第二操作模式中操作时，二维地扫描所述视场(105)的至少部分(106)中的环境。
22.根据权利要求21所述的激光雷达传感器(100)，其中所述激光雷达传感器(100)被配置为在接收到指示所述环境中的关注的区域的控制数据时，将操作从所述第一操作模式切换到所述第二操作模式，并且其中所述视场(105)的所述部分(106)对应于所关注的区域。
23.根据权利要求21或22所述的激光雷达传感器(100)，其中，当在所述第二操作模式中操作时，所述光学发射器(110)和所述光学接收器(120)被配置为二维地扫描所述视场(105)的至少所述部分(106)中的所述环境，与一维地扫描所述视场(105)中的所述环境相结合。
24.根据权利要求21或22所述的激光雷达传感器(100)，其中，当在所述第二操作模式中操作时，所述光学发射器(110)和所述光学接收器(120)被配置为专有地二维地扫描所述视场(105)的至少所述部分(106)中的所述环境。
25.一种用于激光雷达传感器的方法(1400)，包括：
在第一操作模式中一维地扫描(1402)视场中的环境；
在第二操作模式中二维地扫描(1404)所述视场的至少部分的环境。
26.一种激光雷达传感器(400)，包括：
第一反射表面(133)，其被配置为围绕第一旋转轴线摆动；
第一光源(131)，其被配置为经由光学系统(135)可控地将所述第一光束发射到所述第一反射表面(133)上，使得所述第一反射表面(133)将所述第一光束发射到环境中；
第二反射表面(134)，其被配置为围绕第二旋转轴线摆动；以及
第二光源(132)，其被配置为可控地将第二光束发射到所述第二反射表面(134)上，使得所述第二反射表面(134)经由所述光学系统(135)将所述第二光束发射到所述第一反射表面(133)上，
其中所述第一反射表面(133)被配置为将所述第二光束发射到所述环境中。
27.根据权利要求26所述的激光雷达传感器(400)，其中所述光学系统(135)包括光学元件(136)，所述光学元件(136)被配置为将从所述第二反射表面(134)接收的所述第二光束反射到所述第一反射表面(133)，其中所述光学元件(136)对于所述第一光束是光学透明的，使得由所述第一光源(131)发射的所述第一光束通过所述光学元件(136)透射到所述第一反射表面(133)。
28.一种激光雷达传感器(500)，包括：
反射表面(138)，其被配置为围绕旋转轴线摆动；
第一光源(131)，其被配置为经由光学系统(135)可控地将所述第一光束发射到所述反射表面(138)上，使得所述反射表面(138)将所述第一光束发射到环境中；
第二光源的线性阵列，每个所述第二光源被配置为经由所述光学系统(135)可控地将相应的第二光束发射到所述反射表面(138)上，使得所述第一反射表面(138)将所述第二光束发射到所述环境中。
29.根据权利要求28所述的激光雷达传感器(500)，其中所述光学系统(135)包括光学元件(136)，所述光学元件(136)被配置为将从所述第二光源的线性阵列接收的所述第二光束反射到所述反射表面(138)，其中所述光学元件(136)对于所述第一光束是光学透明的，使得由所述第一光源(131)发射的所述第一光束通过所述光学元件(136)透射到所述反射表面(138)。
30.一种激光雷达传感器(900)，包括：
光学发射器(910)，其被配置为：
当在第一操作模式中操作时，同时地照明整个视场(905)，用于同时地感测所述整个视场(905)中的环境(990)；以及
当在第二操作模式中操作时，顺序地照明所述视场(905)的子区域(901-1，…，901-N)，用于一维地扫描所述视场(905)的部分(906)中的环境(990)；以及
光学接收器(920)，其被配置为接收来自所述环境(990)的反射。
31.根据权利要求30所述的激光雷达传感器(900)，当在所述第二操作模式中操作时，所述光学发射器(910)被配置为照明所述子区域(901-1，…，901-N)，与同时照明所述整个视场(905)相结合。
32.根据权利要求30或31所述的激光雷达传感器(900)，其中所述光学发射器(910)被配置为在接收到指示所述环境(990)中的关注的区域的控制数据时，将操作从所述第一操作模式切换到所述第二操作模式，其中所述视场(905)的所述部分(906)对应于所关注的区域。
33.根据权利要求30至32中任一项所述的激光雷达传感器(900)，其中所述光学发射器(910)被配置为：
选择性地将光发射到整个视场(905)中，用于同时地感测在整个视场(905)中的环境(990)；以及
选择性地将光束发射到所述视场(905)的所述子区域(901-1，…，901-N)中，用于一维地扫描所述视场(905)的所述部分(906)，
其中所述光学接收器(920)包括光电检测器，所述光电检测器被配置为接收来自所述环境(990)的所述光和所述光束的反射。
34.根据权利要求33所述的激光雷达传感器(900)，其中所述光电检测器是光敏传感器元件的二维阵列。
35.根据权利要求33或权利要求34所述的激光雷达传感器(900)，其中所述光学发射器(910)包括：
第一光源(931)，其被配置为可控地将所述光发射到所述整个视场(905)中；
反射表面(933)，其被配置为围绕旋转轴线摆动；以及
第二光源(932)，其被配置为可控地将所述光束发射到所述反射表面(933)上，使得所述反射表面(933)将所述光束发射到所述视场(905)的所述子区域(901-1，…，901-N)中。
36.根据权利要求33至35中任一项所述的激光雷达传感器(900)，其中所述光和所述光束呈现不同的偏振和/或不同的波长。
37.一种用于激光雷达传感器的方法(1500)，包括：
在第一操作模式中同时地照明(1502)所述整个视场，用于同时地感测在所述整个视场中的环境；
在第二操作模式中顺序地照明(1504)所述视场的子区域，用于一维地扫描所述视场的部分的环境；以及
接收(1506)来自所述环境的反射。
38.一种激光雷达传感器(1200)，包括：
第一光源(931)，其被配置为可控地将光发射到所述激光雷达传感器的整个视场(905)中；
反射表面(933)，其被配置为围绕旋转轴线摆动；以及
第二光源(932)，其被配置为可控地将光束发射到所述反射表面(933)上，使得所述反射表面(933)顺序地将所述光束发射到所述视场(905)的子区域(901-1，…，901-N)。
39.根据权利要求38所述的激光雷达传感器(1200)，还包括光电检测器(921)，所述光电检测器(921)被配置为接收来自所述环境的所述光和所述光束的反射。
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